Энергосберегающие технологии

Доклад

1. Энергосбережение — реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии (источник определения (с небольшими изменениями) ГОСТ Р 51387-99 Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения).

Энергосбережение — важная задача по сохранению природных ресурсов.

Основная роль в увеличении эффективности использования энергии принадлежит современным энергосберегающим технологиям. После энергетического кризиса 70-х годов XX века именно они стали приоритетными в развитии экономики Западной Европы, а после начала рыночных реформ - и в нашей стране. При этом их внедрение, помимо очевидных экологических плюсов, несет вполне реальные выгоды - уменьшение расходов, связанных с энергетическими затратами.

Энергосбережение сейчас становится одним из приоритетов политики любой компании, работающей в сфере производства или сервиса. И дело здесь даже не столько в экологических требованиях, сколько во вполне прагматическом экономическом факторе.

2. Энергосберегающие технологии уже сегодня занимают все более прочные позиции во всех странах. И если поиск новых источников энергии - экологически чистых и быстровосполняемых (или с запасом на миллионы лет) задача крупного масштаба, то энергосберегающие технологии могут быть внедрены буквально в каждом доме.

В настоящее время наиболее насущным является бытовое энергосбережение (энергосбережение в быту), а также энергосбережение в сфере ЖКХ. Препятствием к его осуществлению является сдерживание роста тарифов для населения на отдельные виды ресурсов (электроэнергия, газ), отсутствие средств у предприятий ЖКХ на реализацию энергосберегающих программ, а также отсутствие массовой бытовой культуры энергосбережения.

В России до 75% всей потребляемой электроэнергии на производствах используется для приведения в действие всевозможных электроприводов. Как правило, на большинстве отечественных предприятий установлены электродвигатели с большим запасом по мощности в расчете на максимальную производительность оборудования, несмотря на то, что часы пиковой нагрузки составляют всего 15-20% общего времени его работы. В результате электродвигателям с постоянной скоростью вращения требуется значительно (до 60%) больше энергии, чем это необходимо.

По данным европейских экспертов, стоимость электроэнергии, потребляемой ежегодно средним двигателем в промышленности, почти в 5 раз превосходит его собственную стоимость. В связи с этим очевидна необходимость применения энергосберегающих технологий и оптимизации оборудования с использованием электроприводов.

4. Режим энергосбережения особенно актуален для механизмов, которые часть времени работают с пониженной нагрузкой, - конвейеры, насосы, вентиляторы и т.п. Кроме снижения расхода электроэнергии, экономический эффект от применения частотно-регулируемых электроприводов достигается путем увеличения ресурса работы электротехнического и механического оборудования, что становится дополнительным плюсом.

Такие энергосберегающие электроприводы и средства автоматизации могут быть внедрены на большинстве промышленных предприятий и в сфере ЖКХ: от лифтов и вентиляционных установок до автоматизации предприятий, где нерациональный расход электроэнергии связан с наличием морально и физически устаревшего оборудования. По различным источникам, в европейских странах до 80% запускаемых в эксплуатацию электроприводов уже являются регулируемыми. В нашей стране пока их доля гораздо ниже, а необходимость использования энергосберегающих технологий все более актуальна.

5. Существуют и другие пути рациональнее использовать электроэнергию, причем не только на производстве, но и в быту. Так, уже давно известны "умные" системы освещения, широко внедряемые в странах Западной Европы, США и особенно в Японии. По расчетам специалистов российской компании "Светэк", разрабатывающей такие решения в нашей стране, энергосберегающие системы освещения позволяют снизить затраты на освещение до 8-10 раз!

Энергосберегающий эффект основан на том, что свет включается автоматически, именно когда он нужен. Выключатель имеет оптический датчик и микрофон. Днем, при высоком уровне освещенности, освещение отключено. При наступлении сумерек происходит активация микрофона. Если в радиусе до 5 м возникает шум (например, шаги или звук открываемой двери), свет автоматически включается и горит, пока человек находится в помещении.

Разумеется, такие системы освещения были бы не полными без использования энергосберегающих ламп. Их можно разделить на две группы по сферам использования: мощные энергосберегающие лампы больших размеров, предназначенные для освещения офисов, торговых площадок, кафе, и компактные лампы со стандартными цоколями для использования в квартирах. Экономия электроэнергии с применением таких ламп достигает 80%, не говоря уже о том, что по сравнению с обычными лампами их время жизни во много раз больше.

6. По оценкам специалистов, в России более трети всех энергоресурсов страны расходуется на отопление жилых, офисных и производственных зданий. Поэтому все вышеперечисленные технологии и методы энергосбережения будут малоэффективны без борьбы с непродуктивными потерями тепла.

Какими же путями можно повысить энергоэффективность в коммунальной сфере? Можно выделить три основных направления энергосбережения.

Во-первых, это снижение потерь на этапе выработки и транспортировки тепла - то есть повышение эффективности работы ТЭС, модернизация ЦТП с заменой неэкономичного оборудования, применение долговечных теплоизоляционных материалов при прокладке и модернизации тепловых сетей.

Во-вторых, повышение энергоэффективности зданий за счет комплексного применения теплоизоляционных решений для наружных ограждающих конструкций (в первую очередь, фасадов и кровель).

И, в-третьих, использование радиаторов отопления с автоматической регуляцией и систем вентиляции с функции рекуперации тепла (Рекуперация тепла или обратное получение тепла - это процесс теплообмена, при котором тепло забирается от удаляемого воздуха и передается свежему нагнетаемому воздуху.).

7. Энергосберегательная программа в России не стоит на месте. Лишь в этом, 2009 году в нашей стране прошло около 10 выставок-презентаций по вопросу рационального использования энергетических ресурсов. Там было представлено большое количество интересных и перспективных технологий, позволяющих существенно снизить энергозатраты как при промышленном, так и при бытовом использовании.

8. Например, существуют проекты по строительству жилых домов с повышенной герметичностью и низкой теплоотдачей, а также так называемых «пассивных домов». Они долго сохраняют тепло и позволяют прилично экономить как отопление, так и электричество. В последние годы все энергоэффективные технологии объединяются в концепцию так называемого пассивного дома, то есть жилища, максимально дружелюбного окружающей среде. В Западной Европе сейчас строятся пассивные дома с энергопотреблением не более 15 Квт, ч/м3 год, что более чем в 10 раз экономичнее типовой отечественной "хрущевки". Можно сказать, что такие здания - это будущее мирового строительства, ведь они фактически отапливаются за счет тепла, выделяемого людьми и электроприборами.

Крайне прогрессивной является технология по установке регуляторов с датчиками температуры наружного воздуха в жилые дома. В зависимости от температуры за окном эта система регулирует мощность отопления.

9. Также немалый интерес представляют конденсаторные установки компенсации реактивной мощности. Они позволяют уменьшить лишние потери электроэнергии (до 15%) как при ее добыче и транспорте, так и при ее потреблении.

Применение этих устройств позволяет обеспечить значительную экономию электроэнергии за счёт компенсации реактивной мощности. Также, благодаря оптимизации режима потребления электроэнергии, можно выделить целый спектр положительных моментов, получаемых при использовании конденсаторных установок:

снижение токовой нагрузки на аппаратуру и подводные кабели. Благодаря оптимизации режима потребления электроэнергии значительно снижается нагрев проводников, за счет чего снижаются потери при передаче электроэнергии, а также стабилизируется работа оборудования; увеличивается срок службы проводов, кабелей, электроустановок за счёт более оптимизированного режима электрической сети. Меньший уровень гармоник, более равномерная нагрузка позволяют значительно продлить срок службы вашего оборудования; увеличение пропускной способности системы электроснабжения потребителя, что позволит подключить дополнительные нагрузки без увеличения стоимости сетей.

Применение конденсаторных установок эффективно на предприятиях, где используются станки, компрессоры, насосы, сварочные трансформаторы, электропечи, электролизные установки и прочие потребители энергии с резкопеременной нагрузкой, то есть на производствах металлургической, горнодобывающей, пищевой промышленности, в машиностроении, деревообработке и производстве.

Вопрос экономии электроэнергии многоплановый и нужен стратегический подход, для того чтобы максимально эффективно использовать все производственные мощности при минимально возможных энергетических затратах. Подход к экономии электроэнергии основан на использовании энергосберегающих технологий, которые призваны уменьшить потери электроэнергии. Существует немало устройств, которые позволяют добиться уменьшения потерь при работе оборудования, основными из которых являются конденсаторные установки и частотно-регулируемые приводы.

10. Применение частотно-регулируемых приводов (устройств плавного пуска) для экономии электроэнергии.

В частности, хорошо себя зарекомендовали частотно-регулируемые электроприводы со встроенными функциями оптимизации энергопотребления. Суть заключается в гибком изменении частоты их вращения в зависимости от реальной нагрузки, что позволяет сэкономить до 30-50% потребляемой электроэнергии. При этом зачастую не требуется замена стандартного электродвигателя, что особенно актуально при модернизации производств.

Не меньшим перечнем преимуществ обладает и использование в целях экономии электроэнергии частотно-регулируемых приводов. Даже самые скромные подсчёты показывают, что при использовании этих устройств уровень энергосбережения увеличивается примерно на 15-20%. Принцип действия основан на регуляции режима работы исполнительного оборудования путём подачи выходного напряжения различной частоты на контролируемые устройства. Применение преобразователей частоты (ПЧ в дальнейшем) позволят получить следующие преимущества:

оптимизация рабочего режима контролируемого устройства (станка, оборудования механизма) и, как правило, увеличение его срока службы. Не подверженное излишним нагрузкам оборудование будет находиться в более хорошем техническом состоянии;

более удобное управление двигателем оборудования, в том числе равномерный запуск и плавная остановка, а также возможность обратной подачи вращения вала (реверса) двигателя. Сюда же можно отнести удобство регулирования, частотой вращения, подавая напряжение различной частоты. Это положительно сказывается на техническом состоянии оборудования.

11. Тепловые насосы, осуществляя обратный термодинамический цикл на низкокипящем рабочем веществе, утилизируют низкопотенциальную теплоту различных источников естественных, (речек, водоемов), промышленных (градирен атомных и тепловых электростанций), бытовых (канализационных стоков) и т.д., генерируя теплоту высокого потенциала, затрачивая при этом в 1,2 - 2,3 раза меньше первичной энергии, чем при прямом сжигании топлива. Применение ТНУ - это и сбережение невозобновляемых энергоресурсов и защита окружающей среды, в том числе и за счет сокращения выбросов CO2(парникового газа) в атмосферу.

ТНУ предназначаются для перехода к децентрализованным системам теплоснабжения (без протяженных дорогостоящих тепловых сетей), когда тепловая энергия генерируется вблизи ее потребителя, а топливо сжигается вне населенного пункта (города). Внедрение таких экономичных и экологически чистых технологий теплоснабжения необходимо в первую очередь во вновь строящихся районах городов и населенных пунктах и с полным исключением применения электрокотельных, потребление энергии которых в 3 - 4 раза превышает потребление ее ТНУ.

Отбирая от низкопотенциальных источников тепло, которое идёт на испарение теплоносителя, сжимая и нагревая пар теплоносителя в компрессоре, на привод которого затрачивается внешняя электрическая (или механическая) энергия, тепловой насос отдаёт эту сумму тепла повышенной температуры (90 ÷ 100 С) сетевой воде, идущей на теплоснабжение. Причём количество отданного тепла в 3-5 раз превосходит величину затраченной на привод компрессора энергии!

Реально к 0,2КВт/час электрической энергии выделяемой в виде тепла компрессором, добавятся еще от 0,6КВт/час до 1КВт/час (в зависимости от t° воды или грунта) тепла окружающей среды.

Практически для отопления небольшого загородного дома площадью = 120м2 необходимо 10-12 кВт/час тепловой энергии. Выбираем тепловой насос с электрической мощностью = 3кВт, остальное необходимое тепло (7- 9 кВт), он возьмет из окружающей среды.

Основными областями применения ТНУ являются:

1. Жилищно-коммунальный сектор.

2. Промышленные предприятия.

3. Курортно-оздоровительные и спортивные комплексы.

4. Сельскохозяйственное производство.

В жилищно-коммунальном комплексе ТНУ находят наибольшее применение для теплоснабжения, горячего водоснабжения жилых, административных и производственных зданий, обеспечения тепловой энергией нужного потенциала ряда технологических процессов (сушка, дистилляция, тепловая обработка); тепло- и холодоснабжения сельскохозяйственных объектов (молочно-товарных ферм, фруктохранилищ, зернохранилищ и др.).

Здесь можно выделить два направления:

- автономное теплоснабжение от ТНУ

- использование ТНУ в рамках существующих систем централизованного теплоснабжения (СЦТ).

Среди курортно-оздоровительных и спортивных комплексов, прежде всего, выделим здравницы на морском побережье. Вместе с тем используются децентрализованные системы теплоснабжения с применением мелких котельных на органическом топливе (обычно на мазуте).

Применение тепловых насосов в технологических процессах сельского хозяйства позволяет использовать сбросную низкопотенциальную теплоту для теплоснабжения.

Существуют две основные области применения тепловых насосов: в линиях первичной обработки молока и для теплоснабжения стойловых помещений.

13. Экономия тепловой энергии при производстве

Автоматизация режимов горения (поддержание оптимального соотношения топливо-воздух)

Оптимизация процессов горения в различных котлах осуществляется посредством внедрения автоматической системы управления. Процесс работы котла контролируется компьютером, посредством ввода оператором исходных параметров. Уменьшается время работы человека с котельным оборудованием, отсутствует влияние человеческого фактора

Вихревая технология деаэрирования

Технология деаэрации предназначена для удаления агрессивных газов из воды на ТЭЦ, котельных, ЦТП. Тем самым повышается надежность технологического процесса и оборудования. Возрастают сроки службы трубопроводных систем, теплообменников, сохраняются расчетные гидравлические режимы (практически отсутствует недогрев или перегрев теплоносителя).

Надстройка котельных газотурбинными установками

В последнее время все большее внимание уделяется применению в энергетике газовых турбин малой и средней мощности. Одно из направлений их использования – это переоборудование котельных в мини-ТЭЦ. В рамках федеральной целевой программы по энергосбережению создание мини-ТЭЦ рассматривается как эффективное решение проблем электро- и теплоснабжения в масштабе небольших регионов, городов, поселков, промышленных предприятий и т.п.

Совместная работа газотурбинных установок с водогрейными и паровыми котлами в котельных позволяет обеспечить надежное электроснабжение собственных нужд, что в свою очередь повышает надежность теплоснабжения потребителей, а так же снизить удельные расходы топлива на единицу получаемой тепловой и электрической энергии.

Использование биотоплива (древесного топлива)

Во всем мире энергетическое использование древесной биомассы и, в частности, древесных отходов, рассматривается как желанная альтернатива традиционным видам топлива. Это связано с тем, что древесные отходы являются CO2-нейтральными, имеют низкое содержание серы, относятся к возобновляемым источникам энергии. Все это привело к тому, что технологии получения энергии из древесных отходов в последние годы развиваются и совершенствуются. Основными технологиями являются: сжигание, быстрый пиролиз и газификация.

Как видим, использование энергосберегающего оборудования и энергосберегающих технологий ведет не только к прямому уменьшению потребления электроэнергии, но и обеспечивает дополнительные преимущества. Особо актуально использование энергосберегающего оборудования на предприятиях тяжелой промышленности и на крупных производственных комплексах, где нерациональное потребление электроэнергии ведёт к огромным финансовым потерям. Также разумным является использование энергосберегающих технологий в плане повышения качества электроэнергии, что положительно отражается на качестве работы оборудования, на сроке его службы.

Дата добавления: 2015-07-24